Способ крепления горных выработок

(5 ц Е 21 Р 11/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ЗОБРЕТЕН ПИС ЕЛЬСТ(71) Днепропетровский государственный ордена Трудового Красного Знамени проектный институт "Днепрогипрошахт"(56) 1. Механизированное заполнениезакрепленного пространства в выемочных штреках."Биокауф",24, 1969,с. 28,2, Авторское с ство СССР791976, кл. Е 2 О, 1978. видетель 1 Р 11/1 3 К АВТОРСКОМУ С(54)(57) СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ ГОРНЫХВЫРАБОТОК, включающий установку рамкрепи, межрамного ограждения и последующее образование в закрепномпространстве бетонной оболочки нагнетанием пневмобетономашиной закладочного материала, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения устойчивости выработки и образования дифференцированной деформативности бетонной оболочки, ее образуют путем введения в закладочный материал поризатора, при этом количество его на каждом участке контуравыработки принимают пропорциональнымвеличине горного давления на этомучастке.Изобретение относится к горной промьпщенности, конкретно к способам крепления горных выработок в сложных горно-геологических условиях,Известен способ крепления горных 5 выработок, включающий первоначальную установку рамной крепи и межрамного ограждения в забое выработки на участке, равном длине проходческого цикла, с последующей подачей в эак репное пространство в осевом направлении однородногс закладочного материала ЦНедостатками этого способа являются одинаковая прочность и низкая де формативность монолитной бетонной оболочки закрепленного пространства выработки, что при неравномерном проявлении горного давления по контуру выработки в местах его максимума 20 снижает устойчивость выработки, а в местах проявления минимального горного давления повышен расход закла- . дочного материала.Известен способ крепления горных 5 выработок, включающий установку рам крепи, межрамного ограждения и последующее образование в закрепном пространстве бетонной оболочки нагнетанием.пневмобетономашнной эакла дочного материала 2.Однако данный способ применим только в условиях преобладающего горного давления на свод выработки. В условиях же переменного неравномерного горного давления по контуру выработки, т.е, когда максимальное горное давление проявляется не на свод, а на какой-либо другой участок выработки, применение этого способа не 40 обеспечит необходимой устойчивости выработки и приведет к повышенному расходу закладочного материала. Целью изобретения является новышение устойчивости выработки и образование дифференцированной деформативности бетонной оболочки.Цельдостигается тем, что согласно способу крепления горных выработок, включающему установку рам крепи,5 О межрамного ограждения и последующее образование в закрепном пространстве бетонной оболочки нагнетанием пневмобетономашиной закладочного материала, бетонную оболочку образуют путем введения в закладочный материал поризатора, при этом количество его на каждом участке контура выработки принимают пропорциональным величине горного давления на этом участке.. На фиг. 3 изображена схема заполнения закрепного пространства выработки, продольный разрезф на фиг .2 - поперечное сечение выработки с зпюрой А - проявления горного давления по контуру выработки и эпюрой В - распределения поризатора в закладочном материале по контуру выработки; на фиг, 3 - общий вид характеристик, где кривая В - системы "массив-крепь", кривая Г - крепи с монолитной бетонной оболочкой по прототипу, кривая Д - крепи с поризованной бетонной оболочкой предлагаемого варианта; на фиг. 4 - рабочие характеристикикривая Е - системы "массив-крепь", кривая Ж - крепи из СВПс монолитной бетонной оболочкой по прототипу, кривая К - крепи из СВПс поризованной бетонной оболочкой предлагаемого варианта,Предлагаемый способ крепления горных выработок выполняется следующим образомПосле выемки породы на величину эаходки и установки необходимого количества рам крепи 1 с межрамным ограждением 2 приступают к заполнению закрепного пространства 3. Эту операцию выполняют в забое выработки подачей закладочного материала по. трубопроводу 4 в закрепное пространство методом набрыэгбетонирования.Пневмобетономашину 5 располагают в выработке таким образом, чтобы не мешать выполнению операций проходческого цикла.На конечном участке трубопровода производят затворение закладочного материала жидкостью. Смесительная камера 6 служит для затворения закладочного материала. Затворение закладочного материала производят водой с добавкой пори- затора, например бензосульфокислоты. Количество поризатора, расходуемогоа на 3 м закладочного материала, регулируется вентилем 9. Подачу закладочного материала в закрепное пространство производят соплом 10, перемещая его ао периметру крепи. Изменяя количество.пориэатора, расходуемого на .3 м закладочного материала, пропорционально величине горного давгружается по всему контуру более равномерно. Это ведет к повьппению ус" тойчивости выработки в условиях интенсивного и неравномерного проявления горного давления.Исследования взаимодействия крепи горных выработок с боковыми породами установили как качественное, так и количественное соотношение между сме" щением контура выработок,и сопротивлением крепи.,Смещения контура определяются по формулеЧ=О,Фа 3 ,1129368ления, получают пористую оболочку,обладающую переменной по контуру выработки деформативностью.Количество поризатора в закладочном материале изменяют без изменения водно-ангидритового отношения,необходимогодля получения оптимальной прочности оболочки,Количество поризатора в каждом конкретном случае определяется горно-ге Оологическими условиями в соответствиис расчетом грузонесущей способностикрепи.Расход поризатора. на каждом участке периметра крепи выработки должен 15соответствовать возможным смещениям . НОц аРхрпородного контура, полученным в результате расчета для различных точек крепи. Наличие деформационного материала в закрепном пространстве обес печивает разгрузку приконтурного массива без разрыва его еплошности и равномерно распределяет нагрузку по периметру крепи,После создания пористой оболоч ки выработки (по мере смещения по-родного контура) происходит деформирование пористой оболочки по всему контуру выработки, и как следст- вие этого, нагружение рамной крепи, ЗО Щнако интенсивность нагружения крепи и алюсолютные значения нагрузок будут значительно меньшими, чем при монолитной бетонной оболочке ьыработки, вследствие того, что нагрузка на рамную крель находится в обратной зависимости от деформативности закладочного материала, т.е. чем выше деформативность, тем меньше нагружается рамная крепь в условиях конечных 40 смещений породного контура, вызванных интенсивным и неравномерным проявлением горного давления, и более полно используется несущая. способ ность приконтурйого породного масси ва. Так как первоначальное проявление горного давления неравномерно по контуру выработки, то наибольшая интенсивность смещений породного контура на участке максимума компенсируется более высокой деформативностью пористой оболочки выработ-. ки на этом участке. В результате про- исходит перераспределение горного давления по контуру выработки с уменьшением его максимума, а, следовательно, и уменьшаются смещения породного контура, и рамная крепь нагде а и Н - ширина и глубина заложения выработки;,- объемный вес,пород,8 и 10 - соответственно действительная и условная прочность пород Я=Зх 10 - ),7 Но ИгГрафическая интерпретация уравнения (1) приведена на фиг. 3 (кри"вая В), из которого видно, что сувеличением реакции крепи уменьшаются смещения породного контура выработки.Для определения нагрузки на крельс монолитной бетонной оболочкой паграфике необходимо построить ее деформационную характеристикуО =1(Ч), (2)Графическая интерпретация уравнения (2) приведена на фиг. 3 (криваяГ). Точка пересечения кривых является решением уравнений ( 1) и (2) попрототипу.При заполнении закрепного пространства легко деформируемым слоемкрепь работает следующим образом.При смещении породного контура навеличинуоболочка деформируется на1величину Ч , создавая в ней напряжение О , которое передается металлической крепи. При линейной связи напряжений и деформаций в пориэованнойоболочке имеемЕ(3)где 8 - толщина оболочки;Е - модуль деформации порнзованной оболочки,Металлическая часть двухслойнойкрепи, как указано ранее, обладает деформационной характеристикой (фиг. 3кривая Г), Поэтому нри действии нанее наппяжений а крель будет дефорьяЭ 1129368 6вляемые два типа крепи приведенроваться согласно формуле (2) на ве- поставляемые два типа к еличинуЧ=ц(3пример расчета нагрузок на них при= ,1 (4) следующих исходных данных: конструк -где ЯЦ)- Функция, обратная функции цня крепи - арочная податливая трех 5 звенная крепь СВП, шаг установкиТаким образом, можно записать крепи= 1,0 м ширина выработкиследующее уравнение: а = 4 мф глубина заложения Н = 300 ме я - м,РеМ, Ч+1 (5) объемный вес пород= 2 5 х 10-- ихешая совместно уравнения (3)-(5) предел прочности К = 130 х 10 фПОпучим10мтФ,8толщина податливого слоя б = 0,17 м,"Ч . (модуль деформации ЕА = 10 По формуле (1) определяем зависимость Ч), построенную на графике (фиг. 4, кривая Е),Деформационная характеристика. по прототипу (фиг. 4 кривая Ж)( ) крепи СВПопределена по дан- (Ч)ным опытных испытаний и на ее основе по формуле (5) построена зависимость Ч,С) (см. фиг. 4 кривая 3) по предлагаемому варианту,"Ъ Е(6)Из уравнения (6) видно, что функции, описывающие податливость с монолитной и поризованной бетонными о олочками, отличаются слагаемым/б, которое уменьшает степень жесткости крепи с поризованной оболочкой (по предлагаемму варианту) . Поэтому она при прочих равных условиях будет воспринимать меньшую нагрузку со стороны породного массива (фигф . 3 кривая Д), чем крепь с монолитной бетонной оболочкой по прототипу (фиг. 3 кривая Г).Для оценки количественного показателя изменения горного давления на со 25Внедрение предложенного способакрепления горных выработок дает экономический эффект.1129368 Фи О Составитель Л.БерезкинаРедактор М,Недолуженко Техред О. Вацишина Корректор М.Леонтю аказ 9422/27 Тир ВНИИПИ Государственн по делам изобрете 113035, Москва, Жаж 435 Подго комитета СССРний и открытийРаушская наб., д. 4/5 писное ал ППП"Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4